Бетон шлаковый: Шлаковые ячеистые бетоны: характеристики, способы получения, применение в строительстве — Статьи

Шлаковый щебень — Баграм-345

 

Компания «Баграм-345» осуществляет продажу шлакового щебня фракций 5-20, 20-40, 40-70 мм с доставкой по России. Поставки выполняются напрямую от производителя – ОАО «Чусовской металлургический завод». Чтобы купить шлаковый щебень обратитесь к специалистам в отдел продаж или заполните бланк электронной заявки на нашем сайте.

При дроблении металлургического доменного шлака вырабатывают шлаковый щебень, широко применяемый в дорожном строительстве, при производстве товарных бетонов, выпуске железобетонных изделий, а также в ландшафтном дизайне. Материал обладает низкой радиоактивностью и средним показателем прочности, а его минимальная насыпная плотность составляет 1000 кг/м3. 

 


Заказать онлайн

 

Шлаковый щебень для дорожного строительства

В дорожно-строительных работах шлаковый щебень используется как подсыпка для асфальтобетона, поскольку способен при больших нагрузках сохранять ровность покрытия.

При этом материал должен соответствовать требованиям технологического стандарта, где указано, что содержание пылевидных и глинистых частиц в щебне из слабоактивных и неактивных шлаков должно быть на уровне 3% от массы, а металлических примесей, поддающихся ручной сортировке, — на уровне 5% от массы.

Шлаковый щебень для бетона

В производстве бетона шлаковый щебень применяется благодаря хорошим вяжущим качествам и доступности в цене, поэтому стоимость растворов со шлаковым щебнем получается ниже на 20-30 %. В цемент для увеличения пластичности бетона также добавляют глину или известь. В шлакобетоне крупные фракции щебня перемешивают с более мелкими. Если использовать фракции 5-40 мм, то бетон будет легок, но при этом хрупок, а если фракции 0,2-5 мм, то материал будет иметь хорошую теплопроводность и при этом высокую плотность. 

Шлаковый щебень для ЖБИ

При выпуске железобетонных конструкций из металлургического шлака благодаря добавлению в смесь 10-20% песка производятся наиболее прочные блоки. Присутствие в сырье золы, глины, угля недопустимо. Для этого шлак в течение года хранится в отвалах на открытом воздухе.


Щебень шлаковый с доставкой

Продажа и доставка шлакового щебня по Санкт-Петербургу и всей Ленинградской области

Шлаковый щебень — необходимый материал для каждого строительства!

Данный щебень является ещё одним видом щебня. Для его получения происходит дробление специальных шлаков металлургической промышленности или же делают особую обработку шлаковых составов. У шлакового щебня имеется несколько видов фракций, а именно: мелкая, средняя и крупная.

Уникальный шлаковый щебень цена которого не высока обладает высочайшими техническими характеристиками и имеет огромную популярность, а также востребованность в разного вида строительстве, а именно: различных зданий или же дорог. Такие типы щебня, как гранитный, гравийный или известняковый сильно отличаются по свойствам от щебня шлакового, поскольку он с момента изготовления приобретает большую прочность.

Применение шлакового щебня

Такой щебень применяют в самых разных сферах. Щебень шлаковый принято использовать для улучшения асфальта, а также добавляют в виде наполнителя для разнообразных смесей и построек. Благодаря применению такого щебня при изготовлении асфальта или же бетона, в итоге получается высококачественная смесь или покрытие, которые в будущем будет сильно отличаться отличной износостойкостью и уникальной переносимостью к различным перепадам температур. Кроме того, данный тип щебня считается самым экологичным, если сравнивать с иными видами щебня.

При помощи данного вида щебня изготавливают бетон с высокой прочностью, производят различные конструкции из железобетона, которые впоследствии будут отличаться своей прочностью, надежностью и самым высоким качеством. Помимо этого, с его помощью делают силикатный кирпич, керамический кирпич и пенобетон. Также, шлаковый щебень — это незаменимый помощник для изготовления шлакоблоков, необходим при строительстве разного вида автотрасс, для красивого декора водоемов, клумб и многого другого.

Шлаковый щебень используют в виде фундамента во время строительства каких-либо зданий или же построек.

Компания «Фаворит» осуществляет поставки строительных материалов в Петербурге и Ленинградской области. Заказы принимаем по телефонам: +7 (812) 409 95 55 и +7 (906) 265-79-42 (Сергей).

Не хотите звонить, тогда напишите нам письмо: [email protected]

Промышленных отходов много, и вряд ли кто-то вывозит их из Челябинска в таком количестве, как «Мечел-Материалы»

Николай Пархомчук: Промышленных отходов много, и вряд ли кто-то вывозит их из Челябинска в таком количестве, как «Мечел-Материалы»

Журнал Uno (г. Челябинск)

Второе дыхание

Экология Челябинской области – притча во языцех. В рейтинге общественной организации «Зеленый патруль» она заняла последнее место среди регионов России. В 2016 году глава Минприроды Сергей Донской заявил, что Челябинск входит в число городов с наихудшим уровнем загрязнения воздуха. Обсуждать ситуацию рвутся многие, но исправлять ее реальными действиями готовы лишь единицы.

ООО «Мечел-Материалы» устраняет последствия жизнедеятельности одного из главных тяжеловесов – Челябинского металлургического комбината – и успешно зарабатывает на этом деньги. Сегодня это, пожалуй, единственная южно-уральская компания, внесшая заметный вклад в утилизацию промышленных отходов и присутствующая на многих знаковых стройках России. Парадокс, но в самой Челябинской области об этом мало кто знает.

10 лет назад ООО «Мечел-Материалы» начиналось как маленькое предприятие Группы «Мечел»: два цеха в Челябинске, работа в основном на внутренние потребности холдинга. Сегодня это крупное, инновационное производство, постоянно создающее новые рабочие места и хорошо ориентирующееся в конкурентной среде. Предприятие должно быть рентабельным – такая задача была поставлена в 2013 году. Поэтому здесь научились работать на стороннего потребителя, изготавливая металлоконструкции, строительную продукцию и огнеупорный кирпич.

Еще четыре года назад 90% объемов последнего расходились внутри Группы «Мечел», но сегодня до 60% предназначается внешнему рынку. Еще более востребованной стала продукция из переработанных шлаков – правда, достаточно далеко от дома.

Подразделение переработки металлургических шлаков – одно из наиболее важных в структуре ООО «Мечел-Материалы». Компания принимает любые виды побочных продуктов Челябинского металлургического комбината – доменные, конвертерные, сталеплавильные шлаки – и превращает в новый продукт, эффективный с точки зрения и экологии, и экономики. По мнению директора предприятия Николая Пархомчука, использовать слово «отходы» для описания техногенного сырья некорректно. «Это вызывает негатив, мы сразу представляем мусорное ведро, – комментирует он. – А речь идет о побочном продукте металлургии, первичном материале, изначально находящемся в расплавленном состоянии. К слову, принятая в России стратегия развития строительных материалов предусматривает увеличение доли техногенного сырья в их производстве.

Это приемлемый вариант, если строительная продукция отвечает радиологическим, санитарно-гигиеническим и токсикологическим нормам».

— Каков среднемесячный объем отгрузки?

— По сравнению с январем-февралем прошлого года он увеличился в два раза и составляет 60-70 тыс. тонн. На Севере нашим щебнем отсыпают временные дороги на нефте- и газопромыслах. Конечно, можно использовать и природный, но он отличается ценой, а люди там умеют считать деньги: шлаковый дешевле, и его прочностные характеристики в полной мере отвечают условиям использования. Срок жизни временных дорог там небольшой, их необходимо постоянно обновлять. Капитальные дороги не сделать из-за особенностей местности, а у нашего щебня есть замечательное качество – он хорошо уплотняется и в то же время фильтрует через себя воду, не допуская застоя.

Это на самом деле качественный строительный материал, отвечающий требованиям действующих государственных стандартов, соответствующий первому классу строительных материалов согласно правилам и нормам радиационной безопасности. Сейчас будем поставлять его и в Уфу. В Башкирии нет таких богатых природных ресурсов, как в Челябинской области. Как ни странно, но отгрузка шлакового щебня идет за ее пределы. В нашем регионе щебня много – природного.

— Наверное, дороги не так интенсивно эксплуатируются?

— Наоборот, более интенсивно. Там по дорогам из нашего щебня ездит тяжелая груженая техника. Мы неоднократно предлагали свои услуги, на что слышали: «Ну, а качество…». Посмотрите на ЧМК: не только дороги, но бетонные конструкции сделаны из шлакового щебня. Работают годами.

Также одним из основных способов эффективной переработки металлургического шлака является извлечение из него остатков металла. Дано: сталеплавильные отходы Челябинского меткомбината с содержанием железа. Найти: максимум полезного вещества, которое вернется на производство стали, позволяя экономить на закупках сырья. Глубина переработки на «Мечел-Материалах» достигает четвертого передела, и в ближайшее время ожидается переход на пятый – после внедрения стержневой мельницы, высокотехнологичного японского оборудования.

Также в 2016-м предприятие запустило модернизированный дробильно-сортировочный комплекс, чтобы увеличить объем выпуска металлосодержащих продуктов на 2000 тонн в месяц.

Важно отметить: в процессе участвует шлак не только из печей, текущего производства – перерабатываются шлаковые отвалы времен Советского Союза. Хотя металлургические заводы начали строить утилизационные комплексы еще в конце 80-х, до реальных успехов технологии доросли не так уж давно. Но это случилось, и пока многие рассуждают о состоянии экологии в Челябинской области, «Мечел-Материалы» работают, чтобы это исправить. «Наша задача как производителей продукции из шлака – перерабатывать все, что образуется в ходе работы металлургического комбината и немного больше», – говорит Пархомчук.

В 2013 году ООО «Мечел-Материалы» запустило современный помольно-смесительный комплекс для производства шлакопортландцемента – две немецкие валковые мельницы производительностью до 120 тыс. тонн цемента в месяц. В настоящий момент освоен выпуск активной минеральной добавки из гранулированного доменного шлака, используемой при производстве бетонов. Для этого есть все – компетенции в производстве цемента, современное оборудование, обученный персонал и превосходная лаборатория.

Активную минеральную добавку на основе гранулированного доменного шлака, измельчаемого на помольно-смесительном комплексе до тонины менее 50 микрон, компания вывела на рынок в 2014-м. Это абсолютно новый для России продукт, частично замещающий в бетонных смесях цемент, способствующий приданию необходимых строительно-технологических свойств бетонной смеси, улучшающий качество бетона и железобетонных изделий.

Николай Пархомчук объясняет:

— Мир предъявляет новые требования к производству бетона: он должен быть высокопрочным, самоуплотняющимся, с высокой текучестью и низкой стоимостью. В 2013 году мы посмотрели, как к выполнению этих требований подходят в Японии, – отсюда и решение выпускать активную минеральную добавку. Сейчас объемы ее выпуска на помольно-смесительном комплексе в 10 раз превышают выпуск там же цемента: представляем ее для любых видов строительных работ – для товарного и высокопрочного бетона, ЖБИ, монолитного строительства, производства газобетона, сухих строительных смесей. Отгружаем как железнодорожным, так и автомобильным транспортом во все регионы России, успешно работая с ведущими производителями бетонов. География поставок включает не только Москву и Санкт-Петербург, но и Новосибирск, Барнаул, Омск, Кемерово, Шадринск, Уфу, Чебоксары, Казань, Волгоград, Ростов…

Что касается Челябинской области, конечно, мы до сих пор возлагаем на нее большие надежды. Но, потратив много времени и сил, пока не смогли убедить местных технологов, руководителей, собственников заводов в том, что в производстве бетонов новый продукт даст значительный эффект как с финансовой, так и с технологической точки зрения. Они так и не захотели понять, как он помогает экономить при низком рынке.

— Из-за чего сложилась такая парадоксальная ситуация? Строители кричат, что работают практически в ноль.

— Наверное, из-за отсутствия квалификации, оборудования, возможно, желания. Пытаясь переломить ситуацию, мы проводим конференции, приглашаем технологов из Санкт-Петербурга, Москвы, Ростова, Казани… Специалисты ведущих бетонных компаний России рассказывают специалистам бетонных компаний Челябинска, зачем и как с нашим материалом работать, какие химические добавки лучше вводить. Да, использование молотого шлака требует соблюдения технологии при производстве бетонных смесей и укладке бетона, предъявляет новые требования к персоналу и содержанию оборудования, но экономический эффект того стоит.

Та же ситуация со щебнем – что мешает Челябинской области использовать отходы сталеплавильного производства Челябинского и Магнитогорского металлургических комбинатов, Челябинского электрометаллургического комбината? Например, у нас в Ижевске щебень со старых отвалов весь забирают дорожники. Стоят в очереди – только грузи. Потому что нет природного камня, а искусственный прекрасно подходит для строительства дорог, в том числе федеральных, по определенной технологии. Есть слои, которые лучше делать из шлакового щебня: как я уже говорил, он лучше фильтрует воду. Его можно применять и для благоустройства дворов, скверов, строительства пешеходных дорожек, планировки территорий.

— Что планируете делать в ближайшие годы?

— Прежде всего, хотим выйти на паспортную производительность помольно-смесительного комплекса. В Челябинске на 2017-й ставим такие задачи: все-таки освоить местный рынок, внедрить опыт, приобретенный за последние три года в Москве и Питере. Показать городу и области, что с нашими строительными материалами можно не на словах, а на деле улучшать экологическую ситуацию и зарабатывать деньги, что наш щебень выдерживает проверку временем. С прошлого года мы сотрудничаем с заводами ЖБИ в Уфе, Казани, Новосибирске и, думаю, в ближайшее время достигнем соглашения с одним из крупнейших застройщиков Екатеринбурга. Испытания нашей продукции идут в Краснодаре. Мы намерены осваивать и зарубежные рынки: планируем сертифицировать продукцию по европейским стандартам, чтобы поставлять молотый шлак в Прибалтику и Финляндию. Плюс увеличение переработки доменного шлака выше уровня его образования на ЧМК, тем более прогнозируем увеличение спроса на шлаковый щебень.

В планах и освоение новых направлений – это, во-первых, переработка металлолома для выплавки стали на ЧМК, во-вторых, огнеупорные работы, которыми начинаем заниматься с апреля. Для Группы «Мечел» мы обычный коммерческий партнер, работающий не на эксклюзивных условиях, а в конкурентной борьбе со сторонними поставщиками. При этом требования качества по отношению к нам, ближайшему соседу, всегда на порядок выше, что стимулирует совершенствоваться. Наше предприятие сертифицировало систему менеджмента качества на соответствие стандарту ИСО9001, сертификат выдал всемирно признанный немецкий орган TUV SUD, и мы без проблем проходим всевозможные проверки и аудиты потребителей.

— А что скажете о законодательной базе в вашей отрасли?

— Если говорить о переработке техногенного сырья, она не отличается от регулирования переработки ТБО, хотя это разные бизнесы, и подход, соответственно, должен быть разным. На совещаниях правительства тоже в основном обсуждаются бытовые свалки, хотя промышленных отходов много, и вряд ли кто-то вывозит их из Челябинска в таком количестве, как мы. Нам хотелось бы, чтобы использование строительных материалов из техногенного сырья стимулировалось на государственном уровне, как это делается в Европе. В СССР из-за нехватки цемента металлургические шлаки потребляли активно, но затем это направление стало угасать. В Европе наоборот: в 50-60-х годах там почти не использовали цемента со шлаком, но теперь гораздо больше заботятся о природе. И у нас надо мотивировать людей к сохранению ресурсов.

Например, снизить тарифы на железнодорожную перевозку строительных материалов из техногенного сырья, что даст толчок формированию спроса. Думаю, развивая это направление, правительство не стало бы зарабатывать меньше – больше средств тратится на экологические программы. Удешевив логистику, обеспечив нам налоговые преференции, оно получило бы эффект и в строительстве, и в улучшении экологической обстановки.

Шлаковый щебень и его характеристики

Помимо щебня, добытого в карьерах из горных пород, существует и так называемый шлаковый щебень. Он является продуктом переработки определенных отходов металлургического производства, то есть доменных шлаков. По каким технологиям он производится, и каковы характеристики щебня такого типа? Строго говоря, конкретные показатели как раз и зависят от методики изготовления материала.

Шлаковый щебень: технология производства

Несмотря на то что методы изготовления такого материала совершенствуются, в целом их можно разделить всего на два основных способа производства:
  • переработка разных типов шлаков (электросталеплавильного, отвального, медного и т.д.). Важным моментом является то, что все это уже застывший шлак. Характеристики щебня в таком случае отличаются несущественно. В зависимости от размера фракции, его делят на мелкий, средний и крупный щебень;
  • переработка расплавов. В данном случае в специально обустроенные для этих целей траншеи или на площадки сливаются огненно-жидкие составы из ковшей. Залитый таким образом слой оставляют на открытом воздухе. В течение нескольких часов он остывает и кристаллизуется. Затем его охлаждают водой, пока в нем не появятся трещины, а после этого происходит процесс дробления. Этот тип щебня называют литым.

Шлаковый щебень и особенности его разновидностей

Главным преимуществом любой разновидности материала является ее более низкая по сравнению с каменным (то есть добытым в карьере) щебнем стоимость.Характеристики щебня литого типа несколько отличаются от электросталеплавильного шлакового материала. У литого щебня выше насыпная и истинная плотность, выше прочность и ниже коэффициент водопоглощения. Оба вида щебня обладают широкой сферой применения благодаря своей прочности, а также отсутствию чувствительности к перепадам температуры, которые никак не влияют на его свойства. Электросталеплавильный щебень чаще используют для формирования дорожных покрытий. Хотя крупная фракция может применяться и в ландшафтном дизайне, а из средней делают наполнитель для шлакоблоков. А вот литой щебень, благодаря большей прочности и стабильности, может использоваться не только для дорожного строительства, но и для производства такого востребованного теплоизоляционного материала, как минеральная вата. Также он служит сырьем при производстве железобетонных изделий.

Использование шлаков в технологии бетонов

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ШЛАКОВ В ТЕХНОЛОГИИ БЕТОНОВ

 

Гилязидинова Н.В., Рыжих Н.И. (КузГТУ, г.Кемерово, РФ)

 

Use of slags in technology of concrete.

 

Использование металлургических и топливных шлаков особенно актуально в условиях увеличения темпов строительства. Использование этих заполнителей не требует новых месторождений и позволяет утилизировать скопившиеся отходы и освободить занимаемые ими территории.

В Кузбасском государственном техническом университете исследована возможность получения тяжелых бетонов на основе отвальных доменных шлаков, мелкозернистых бетонов на основе гранулированных шлаков. Золошлаковые смеси применялись в качестве мелкого заполнителя в тяжелых бетонах на природных заполнителях и в легких бетонах на керамзитовом гравии.

В качестве крупного заполнителя используется щебень из доменных и литых коржевых шлаков Кузнецкого и Западно-Сибирского металлургических комбинатов. Эти шлаки относятся к кислым. При медленном охлаждении они кристаллизуются, однако частично в них сохраняется активное вещество со стекловидной структурой. Поскольку шлаковый щебень реализуется металлургическими предприятиями в основном в виде фракций 40-120 мм, которые не пригодны для изготовления тонкостенных конструкций, на предприятиях строительной индустрии возникает необходимость их дробления до крупности 5-40 мм и фракционирования.

Установлено, что в продуктах дробления на щековых дробилках образуется до 50-55% частиц лащадной и игловидной формы. Наилучшее качество щебня (кубовидная форма, содержание лащадных частиц до 20-25%, наименьшая водопотребность) достигается при использовании машин ударно-истирающего действия- молотковых и роторных дробилок или стержневых мельниц.

Максимальная плотная упаковка крупного заполнителя обеспечивается при содержании в нем фракций 5-10 мм- 30% и 10-20мм- 70% (лабораторные исследования осуществлялись на заполнителях с максимальной хрупкостью 20мм). При таком соотношении фракций кривая гранулометрического состава шлакового щебня вписывается в область рационального состава для тяжелого бетона.

В процессе дробления отвального и коржевого шлака образуется до 30% отсева от продуктов дробления, который исходя из технико- экономических предпосылок рационально использовать в качестве мелкого заполнителя. Однако для этого материала характерен избыток крупных фракций и относительный недостаток активных частиц менее 0,14 мм, а общий выход отсева покрывает потребности в мелком заполнителе. Исследованиями установлена возможность применения  получаемого отсева, обогащения и восполнения его недостатка местным природным песком, гранулированным доменным шлаком либо быстро охлажденной (стекловидной) золошлаковой смесью тепловых электростанций Кузбасса. В ходе опытов установлено, что максимальная прочность конструктивных шлаковых бетонов с различными видами оптимизированного мелкого заполнителя достигается при содержании в нем обогащающей добавки от 40 до 60 %. В зоне оптимума зерновой состав смеси мелкого заполнителя характеризуется содержанием в нем фракций менее 0,14 мм- 6-9%; 0,14-0,63 мм- 30-35%; 0,63-5 мм- 56-64%. Как видно, он не совпадает с оптимальным зерновым составом песка из горных пород, но подчиняется закономерностям, установленным гранулометрии шлаковых песков. В частности, что касается фракций менее 0,14 мм, в том числе зольных и шлаковых, играющих роль активной тонкомолотой добавки, способствующих улучшению структуры и прочности шлакобетона. Во всех случаях прочность пропаренного шлакобетона, в состав которого введена золошлаковая смесь, выше, чем бетонов с другими обогатительными добавками, в зоне оптимума превышение достигает 11-20%.

Выявлено, что оптимальная упаковка заполнителей шлаковых бетонов, поверхность которых характеризуется открытой пористостью и шероховатой структурой, обеспечивается при увеличении мелких фракций (0-5 мм) в смеси заполнителей на 5-10% против оптимальной для бетона на природных заполнителях.

Шлаковый бетон оптимальных составов на заполнителях из доменных и топливных шлаков при расходе цемента от 180 до 440 кг/м3      имеет среднюю плотность 2300-2500 кг/м2  прочность на сжатие от 15 до 55 МПа, что указывает на высокое качество его структуры. При равных расходах цемента физико-механические характеристики исследуемого шлакобетона выше, чем аналогичных бетонов на прочных природных заполнителях, а его призменная прочность и прочность на растяжение при изгибе имеет совпадающий характер.

Модуль деформации шлакового бетона на оптимизированном шлаковом песке при напряжении, равном 0,3 от призменной прочности, близок к нормативным значениям начального модуля упругости тяжелых конструктивных бетонов.

Исследована долговечность бетона на шлаковом щебне и мелком заполнителе из смеси отсева доменного и топливного шлаков при воздействии на него внешней среды и сульфатной агрессии. При этом установлено, что морозостойкость шлакового бетона с добавкой поверхностно-активных веществ на смешанных мелких заполнителях на Ι-ΙΙ марки выше, чем у аналогичных тяжелых бетонов.

Определено, что этот бетон отличается высокой коррозионной стойкостью, через 126 суток испытаний в сульфатной среде снижение прочности образцов не превышало 8%.

Водонепроницаемость шлаковых бетонов классов В15-В35 на заполнителях из смеси доменных и топливных шлаков колеблется от W6 до W10, это позволяет использовать их в конструкциях, подверженных действию напорных вод.

На основе гранулированного доменного шлака получены бетоны классов до В40 с высокими показателями долговечности и также поризованные бетоны для сборного и монолитного строительства. В университете разработаны технологические регламенты на технологию изготовления и формования керамзитобетона для монолитного домостроения. Доказано, что качестве мелкого заполнителя можно использовать золы и шлаки тепловых электростанций Кузбасса. Бетон удовлетворяет требованиям, предъявляемым  к несущим ограждающим конструкциям, эксплуатируемых в условиях нашего региона. Исследованиями установлено, что золошлаковые смеси могут быть использованы в качестве мелкого заполнителя для обычных тяжелых бетонов. Такие бетоны обладают достаточной прочностью, морозостойкотью и водонепроницаемостью.

Таким образом, предложенные бетоны с применением зол и шлаков имеют широкую область применения, отличаются меньшим расходом вяжущего, в то же время имеют высокие эксплуатационные характеристики. Их широкое применение способствует массовому использованию в строительстве вторичных продуктов промышленности, дает экономический и экологический эффект.

 

Модифицированный бетон на композиционном вяжущем с использованием металлургических отходов Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

ГРНТИ 73.01.77; 73.39.31; 50.05.09 Нажекенова Алия Жастлековна

магистрант. Архитектурно-строительный факультет. Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова. г. Павлодар, 140008, Респу блика Казахстан.

Искаков Кайрат Муратович

К. Т.Н., ассоц. профессор (доцент).

кафедра «Транспортная техника и логистика».

Факультет металлургии, машиностроения и транспорта.

Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова.

г. Павлодар. 140008. Республика Казахстан.

e-mail: iska_k75 (7 mail.ni.

МОДИФИЦИРОВАННЫЙ БЕТОН НА КОМПОЗИЦИОННОМ ВЯЖУЩЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ОТХОДОВ

Использование металлургических шлаков особенно актуально в условиях увеличения темпов строительства. Использование этих заполнителей не требует новых месторождений и позволяет утилизировать скопившиеся отходы, и освободить занимаемые ими территории. Золошлаковые смеси применяются в качестве мелкого заполнителя в тяжелых бетонах на природных заполнителях и в легких бетонах на керамзитовом гравии.

В качестве конного заполнителя используется шлаковый щебень завода ферросплавов. При медленном охлаждении они кристаллизуются, однако частично в них сохраняется активное вещество со стекловидной структурой. Поскольку шлаковый щебень реализуется металлургическими предприятиями в основном в виде фракций 40—120 мм, которые не пригодны для изготовления тонкостенных конструкций, на предприятиях строительной индустрии возникает необходимость их дробления до крмшости 5—40 мм и ф[хжииони[ювапия.

11а основе гранулированного доменного шлака получаются бетоны классов до В40 с высокими показателями долговечности, а также бетоны для сборного и монолитного строительства. J (оказано, что в качестве мелкого заполнителя можно использовать золы и шлаки металлургических заводов, бетон удовлетворяет требованиям, предъявляемым к несун j им ограждающим конструкциям, эксплуатируемых в условиях нашего региона и климата. Исследованиями установлено, что золошлаковые смеси могут быть использованы в качестве мелкого заполнителя для обычных тяжелых бетонов. Такие бетоны обладают достаточной прочностью, морозостойкотью и водонепроницаемостью.

Ключевые слова: шлак, бетон, щебень, металлургические отходы, наполнители.

ВВЕДЕНИЕ

Разработан проект стратегического развития строительной индустрии до 2020 года, в котором поставили цель существенного увеличения производства цемента в два и более раза. В связи с этим, повышается потребление условного топлива на обжиг портландцементного клинкера, что повлечет за собой увеличение количества выбросов пыли и газообразных компонентов в атмосферу и окружающую среду.

Поэтому для решения проблем, связанных и с экономией невоспроизводимых природных ресурсов, необходимо переходить на современные подходы получения 6

бетонов нового поколения, то есть на производство модифицированных бетонов с использованием композиционных вяжущих. Сущность такого подхода заключается в частичной замене клинкера, самой дорогой цементной составляющей, металлургическими отходами, обладающими значительной химической активностью и запасом внутренней энергии.

В связи с этим, разработка новых эффективных составов вяжущего с использованием металлургическими отходами для производства модифицированного бетона, используемого в монолитном и сборно-монолитном строительстве, является актуальной задачей современного строительного материаловедения.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Темпы развития цементной индустрии в мировом масштабе, можно сделать вывод, что в производство интенсивно внедряются гидравлические вяжущие вещества на основе портландцементного клинкера с применением активных минеральных добавок, которые в дальнейшем используются для производства современных высокопрочных бетонов на их основе. В странах Европы выпускают композиционные клинкерные вяжущие, содержащие до 35 % активных минеральных добавок, до 20 % известняка, до 80 % комплексных добавок, включающих доменный шлак, каменноугольную золу-унос и др. [1,2].

Распространение композиционных вяжущих с повышенным содержанием процента минеральных добавок обусловлено, в первую очередь, необходимостью энергосбережения при производстве дорогого портландцемента. По статистическим данным известно, что на получение портландцементного клинкера в среднем необходимо израсходовать 223 кг условного топлива, в то время как на сушку минеральных добавок лишь около 20 кг/т [3]. Во вторую очередь, увеличение содержания минеральных добавок открывает возможность более полной реализации использования их гидравлической реакционной активности, наблюдается положительное влияние их на формирование структуры цементного камня и бетонов, улучшение физико-механических и строительно-технических свойств.

Подтверждением развития новых технологий являются композиты с применением вяжущих низкой водопотребности (ВНВ). Рецептура изготовления ВНВ основана на совместном помоле компонентов: клинкера или готового портландцемента и сухой модифицирующей добавки, а также при необходимости активной минеральной добавки (пуццолана, золы-уноса, доменного гранулированного шлака и т.п.), и гипса. Механохимическая активация позволяет синергетически усилить лучшие качества ингредиентов композиционного вяжущего: прочностные характеристики цемента возрастает на 2-3 марки, а пластифицирующий эффект увеличивается примерно в два раза.

Преимуществом использования композитов на ВНВ является уменьшение температуры изотермической выдержки или возможен отказ от тепловлажностного воздействия. Например, тепловая обработка объемных блоков, для объемно-

блочного домостроения, из бетона с применением ВНВ осуществлялась в тепловых установках при температуре прогрева 35-50 °С, что свидетельствует о снижении температуры прогрева в два раза, а это экономия условного топлива. При этом в возрасте 3 суток бетон приобретал проектную прочность, а на 28 сутки фактический показатель прочности превышал проектную на 50—70 % и даже более [4, 5].

Установлено, что в продуктах дробления на щековых дробилках образуется до 50-55 % частиц лащадной и игловидной формы. Наилучшее качество щебня (кубовидная форма, содержание лащадных частиц до 20—25 %, наименьшая водопотребность) достигается при использовании машин ударно-истирающего действия- молотковых и роторных дробилок или стержневых мельниц.

Максимальная плотная упаковка крупного заполнителя обеспечивается при содержании в нем фракций 5-10 мм — 30 % и 10-20 мм — 70 % (лабораторные исследования осуществлялись на заполнителях с максимальной хрупкостью 20 мм). При таком соотношении фракций кривая гранулометрического состава шлакового щебня вписывается в область рационального состава для тяжелого бетона [6-9].

В процессе дробления отвального и коржевого шлака образуется до 30 % отсева от продуктов дробления, который исходя из технико-экономических предпосылок рационально использовать в качестве мелкого заполнителя. Однако для этого материала характерен избыток крупных фракций и относительный недостаток активных частиц менее 0,14 мм, а общий выход отсева покрывает потребности в мелком заполнителе. Исследованиями установлена возможность применения получаемого отсева, обогащения и восполнения его недостатка местным природным песком, гранулированным шлаком либо быстро охлаждённой (стекловидной) золошлаковой смесью тепловых электростанций.

В ходе опытов установлено, что максимальная прочность конструктивных шлаковых бетонов с различными видами оптимизированного мелкого заполнителя достигается при содержании в нем обогащающей добавки от 40 до 60 %. В зоне оптимума зерновой состав смеси мелкого заполнителя характеризуется содержанием в нём фракций менее 0,14 мм — 6—9 %; 0,14-0,63 мм — 30-35 %; 0,63-5 мм — 56-64 %. Как видно, он не совпадает с оптимальным зерновым составом песка из горных пород, но подчиняется закономерностям, установленным гранулометрии шлаковых песков. В частности, что касается фракций менее 0,14 мм, в том числе зольных и шлаковых, играющих роль активной тонкомолотой добавки, способствующих улучшению структуры и прочности шлакобетона. Во всех случаях прочность пропаренного шлакобетона, в состав которого введена золошлаковая смесь, выше, чем бетонов с другими обогатительными добавками, в зоне оптимума превышение достигает 11-20 %.

Выявлено, что оптимальная упаковка заполнителей шлаковых бетонов, поверхность которых характеризуется открытой пористостью и шероховатой структурой, обеспечивается при увеличении мелких фракций (0—5 мм)

в смеси заполнителей на 5-10 % против оптимальной для бетона на природных заполнителях.

Шлаковый бетон оптимальных составов на заполнителях из доменных и топливных шлаков при расходе цемента от 180 до 440 кг/м* имеет среднюю плотность 2300-2500 кг/м2 прочность на сжатие от 15 до 55 МПа, что указывает на высокое качество его структуры. При равных расходах цемента физико-механические характеристики исследуемого шлакобетона выше, чем аналогичных бетонов на прочных природных заполнителях, а его призменная прочность и прочность на растяжение при изгибе имеет совпадающий характер.

Модуль деформации шлакового бетона на оптимизированном шлаковом песке при напряжении, равном 0,3 от призменной прочности, близок к нормативным значениям начального модуля упругости тяжелых конструктивных бетонов.

Исследована долговечность бетона на шлаковом щебне и мелком заполнителе из смеси отсева доменного и топливного шлаков при воздействии на него внешней среды и сульфатной агрессии. При этом установлено, что морозостойкость шлакового бетона с добавкой поверхностно-активных веществ на смешанных мелких заполнителях на ЬП марки выше, чем у аналогичных тяжелых бетонов.

Определено, что этот бетон отличается высокой коррозионной стойкостью, через 126 суток испытаний в сульфатной среде снижение прочности образцов не превышало 8 %.

Водонепроницаемость шлаковых бетонов классов В15-В35 на заполнителях из смеси доменных и топливных шлаков колеблется от W6 до W10, это позволяет использовать их в конструкциях, подверженных действию напорных вод.

Предложенные бетоны с применением зол и шлаков имеют широкую область применения, отличаются меньшим расходом вяжущего, в то же время имеют высокие эксплуатационные характеристики. Их широкое применение способствует массовому использованию в строительстве вторичных продуктов промышленности, дает экономический и экологический эффект.

Поэтому для решения проблем, связанных и с экономией невоспроизводимых природных ресурсов, необходимо переходить на современные подходы получения бетонов нового поколения, то есть на производство модифицированных бетонов с использованием ферросплавных отходов. Сущность такого подхода заключается в использовании шлакощелочных вяжущих в качестве заполнителей для модифицированного бетона. При этом наблюдается снижение расхода естественных заполнителей.

Большую ценность для производства автоклавных материалов представляют шлаки, получаемые при выплавке коуглеродистого феррохрома. При охлаждении шлак феррохрома в результате силикатного распада превращается в дисперсный порошок. Добавка шлака (3-4 %) к силикатной массе позволяет улучшить ее формовочные свойства, повысить прочность сырца, снизить расход извести. Шлаки ферросплавного производства могут стать эффективным заполнителем огнеупорных бетонов. Огнеупорные бетонные композиции на основе заполнителей из ферросплавных шлаков могут применяться в различных тепловых агрегатах.

Бетона на заполнителе из шлаков ферросплавного производства характеризуется высокой термостойкостью и может применяться в качестве высокотемпературной футеровки с циклическим режимом нагрева и охлаждения.

Комплексные вяжущие материалы — это многокомпонентная система, в которой каждый из компонентов отвечает за определенный спектр свойств. Все компоненты этой системы взаимосвязаны между собой и работают так, чтобы созданная система была одним единым конгломератом. Любые изменения этого конгломерата, либо это замена одного из компонентов, либо другие какие-то изменения приведёт к нарушению показателей системы.

Способы и механизм воздействия химических модификаторов, присутствующих в бетонах с использованием композиционного вяжущего разнообразны. Они изменяются в зависимости от вида и расхода вяжущего, водоцементного отношения, метода введения, рецептуры смесей и других факторов. Следовательно, правильный выбор химических модификаторов и определение целесообразных и рекомендуемых областей их использования будет ответственным этапом в производстве модифицированного бетона. В технологии композиционных вяжущих материалов необходимо учитывать рекомендации по выбору и дозировкам добавки, но в тоже время надо предусматривать эффективность, не токсичность, доступность и стоимость выбранной добавки.

В современном строительстве бетон является одним из основных конструкционных материалов, уровень производства которого постоянно возрастает. Современные методы исследований и разработка передовых технологий, в том числе и нано технологий, позволяют направленно воздействовать на структуру и свойства цементных растворов и бетонов и получать материалы, обладающие высокими технологическими и физико- техническими параметрами.

Проектирование рецептуры бетонных композитов необходимо производить для того, чтобы получить конечный продукт с определенными свойствами по прочностным и другим характеристикам, устанавливаемым проектной документаций на заданный вид сырьевых материалов. Для изготовления качественных бетонных композитов необходимо соблюдение технологии производства. Технология производства — это не только точное соблюдение всех технологических переделов (тщательность перемешивания, формование), но и исследование применяемых сырьевых ресурсов, правильный подбор составляющих бетонного композита.

Проектирование рецептуры бетона состоит в подборе расхода сырьевых компонентов (минерального вяжущего, воды затворения, заполнителей мелкого и крупного) на 1 м3 бетонной смеси, находящейся в уплотненном состоянии или в относительном выражении — соотношения по массе или объёму между количествами цемента, песка и щебня (гравия) при обязательном указании водоцементного отношения.

От точности проектирования рецептуры бетона изменяются его основные физико-механические свойства, такие как плотность и прочность, которые, в последствие окажут значительное влияние на такие ответственные свойства,

как морозостойкость, водонепроницаемость, водостойкость и др., отвечающие за эксплуатационную надежность изделий и конструкций. Наиболее эффективным и рациональным можно считать ту рецептуру тяжелого бетона, которая характеризуется минимальным расходом вяжущего, но при этом не пострадает заданная по проекту прочность бетона и сохраняется принятая удобоукладываемость бетонной смеси [10-13].

ВЫВОДЫ

Применение композиционного вяжущего на основе металлургических отходов благоприятно сказывается на основных физико-механических свойствах бетона, наблюдается прирост 16 % прочности, а отношение призменной прочности к кубиковой, модуль упругости, коэффициент Пуассона значительно превышают показатели с использованием ненаполненных вяжущих веществ.

Бетон 21 века — это, в первую очередь, многокомпонентный композиционный материал, состав которого, в отличие от традиционного бетона, представлен не только цементом, песком, щебнем и водой, но также химическими модификаторами полифункционального назначения и микронаполнителями различного минерального состава и дисперсности.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Саламанова, М. Ш., Исмаилова, 3. X. Формирование структуры и свойств эффективных модифицированных бетонов // Международная заочная научно-практическая конференция «Актуальные вопросы в научной работе и образовательной деятельности». — Тамбов, 2014. — С. 141-145.

2 Агибаева, А. Ж., Аманжолов, А., Ларичкин, В. В. Разработка оптимального состава бетонных смесей на основе шлама глиноземного производства // Наука и техника Казахстана. — 2018. — № 3 — С. 64-70.

3 Гельманова, 3. С., Жаксыбаев, Д. М. Особенности образования и использования вторичных ресурсов в металлургическом производстве // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. -2016. -№ 7 (Ч. 5). — С. 749-753.

4 Баженов, Ю. М. Бетон: технологии будущего // Строительство : новые технологии — новое оборудование. — М. : ИД «Панорама». — 2009. — № 8. -С. 29-32.

5 Арынгазин, К. Ш., Ларичкин, В. В., Алдунгарова, А. К., Свидерский, А. К., Быков, П. О., Богомолов, А. В., Тлеулесов, А. К., Маусымбаева, Д. К. Инновационное использование твердых техногенных отходов предприятий теплоэнергетики и металлургии Павлодарской области в производстве строительных материалов // Наука и техника Казахстана, 2016 -№3-4.-С. 34-39.

6 Панфилов, М. И., Школьник, Я. Ш., Орининский, Н. В., Коломиец, В. А.

Переработка шлаков и безотходная технология в металлургии. —М.: Металлургия.

— 1987.-238 с.

7 Арынгазин, К. Ш., Станевич, В. Т., Тлеулесов, А. К., Куандыков, А. Б., Шапихова, Н. Е. Исследование процессов производства бетонных изделий на основе сталеплавильных шлаков // Наука и техника Казахстана. — 2018. — № 4. — С. 43-49.

8 Каблуковский, А. Ф. Производство стали и ферросплавов в электропечах : Учебник для техникумов. — М. : Металлургия. — 1991. — 335 с.

9 Касенов, А. Ж., Тлеулесов, А. К., Ахметбек, А. Н. Производство бетона из отходов АО «Алюминий Казахстана» // Наука и техника Казахстана — 2018.

— № 1 — С. 61-75

10 Баженов, Ю. М., Демьянова, В. С., Калашников, В. И. Модифицированные высококачественные бетоны — М. : ДСВ. — 2006 — 289 с.

11 Каприелов, С. С. и др. Модифицированные высокопрочные бетоны классов В80 и В90 в монолитных конструкциях. Ч. II // Строительные материалы.

— 2008. — № 3. — С. 9-13.

12 Бисултанов, Р. Г. Модифицированные бетоны на композиционном вяжущем с использованием тонкодисперсных наполнителей : Дисс.бейтт щасиетте{)ге tie.

Кiлттi свздер: щощыс, бетон, щиыршыщ mac, металлургиялык щощыстар, толыщтырушылар.

Nazhekenova Aliya Zhastlekovna

undergraduate student, Faculty of Architecture and Construction, S. Toraighyrov Pavlodar State University, Pavlodar, 140008, Republic of Kazakhstan. lskakov Kairat Muratovich

Candidate of Technical Sciences, associate professor, Department of «Transport Equipment and Logistics», Faculty of Metallurgy, Engineering and Transport, S. Toraigyrov Pavlodar State University, Pavlodar, 140008, Republic of Kazakhstan, e-mail.ru: [email protected] Material received on 27.02.19.

Modified concrete on composite binder using metallurgy waste

The use of metallurgical slags is as facially imfx>rtant in (he conditions of increasing construction rates. The use of these aggregates does not require new deposits and allows you To utilize the accumulated waste and free the territories they occupy. Ash and slag mixtures are used as fine aggregate in heavy concretes on natural aggregates and in light concretes on ceramsite gravel.

;a3A;CTAH FbmbiMbi MEH TEXHMKACN. ISSN 1680-9165. № 1, 2019

Slag crushed stone of a ferroalloy plant is used as a coarse aggregate. During stow rooting, they crystallize, hut fxirtially they contain the active substance with a vitreous structure. Since slag crushed stone is sold by metallurgical enterprises mainly in the form of40—120 mm fractions, which are not suitable for the manufacture of thin-walled structures, the enterprises of the construction industry need to crush them to a \xirticle size of 5-40 mm andfractionation.

On the basis of granulated blast furnace slag, concrete of classes up to B40 with high durability and concrete for precast and monolithic construction are obtained. It is proved that ashes and slags of metallurgical plants can be used as fine aggregate, concrete meets the requirements for supporting walling structures operated in the conditions of our region and climate. Studies have established that ash and slag mixtures can be used as fine aggregate for ordinary heavy concrete. Such concretes have sufficient strength, frost resistance and water resistance.

Keywords: slag, concrete, crushed stone, metallurgical waste, fitters.

Отсев дробления шлакового щебня как эффективный компонент бетона

Представлены результаты экспериментальных исследований по применению отсева шлакового щебня в качестве минеральной тонкомолотой добавки и заполнителя в мелкозернистых конструкционных бетонах. Установлен рациональный состав тонкомолотой добавки при совместном помоле гранулированного доменного шлака и отсева щебня. Приведены составы мелкозернистых бетонов, рекомендованные для производства изделий методом безопалубочного формования. Показано, что проведенные исследования помогут рационально использовать отсевы шлакового щебня при производстве мелкозернистых шлакобетонов с пониженной теплопроводностью.

В.С. ГРЫЗЛОВ, д-р техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
Д.В. ЗАВЬЯЛОВА, инженер

Череповецкий государственный университет (162600, г. Череповец, пр. Луначарского, 5)

1. Карпенко Н.И., Ярмаковский В.Н., Школьник Я.Ш. Состояние и перспективы использования побочных продуктов техногенных образований в строительной индустрии // Экология и промышленность России. 2012. № 10. С. 50–55. 

2. Горшков В.С., Александров С.Е., Иващенко С.И., Горшкова И.В. Комплексная переработка и использование металлургических шлаков в строительстве. М.: Стройиздат, 1985. 272 с. 

3. Ярмаковский В.Н., Семченков А.С., Козелков М.М., Шевцов Д.А. О ресурсоэнергосбережении при использовании инновационных технологий в конструктивных системах зданий в процессе их создания и возведения // Вестник МГСУ. 2011. № 3. Т. 1. С. 209–215. 

4. Большаков В.И., Елисеева М.А., Щербак С.А. Контактная прочность механоактивированных мел козернистых бетонов из доменных гранулированных шлаков // Наука та прогрес транспорту. 2014. № 5 (53). С. 138–149. 

5. Дворкин Л.И., Дворкин О.Л. Основы бетоноведе ния. СПб.: ООО «Строй-Бетон». 2006. 692 с. 

6. Черноусов Н.Н., Черноусов Р.Н., Суханов А.В. Исследование механики работы мелкозернистого шлакобетона при осевом растяжении и сжатии // Строительные материалы. 2014. № 12. С. 59–64. 

7. Панова В.Ф., Панов С.А. Регулирование зернового состава декоративного шлакобетона // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2007. № 8. С. 24–29. 

8. Черноусов Н.Н., Черноусов Р.Н., Суханов А.В., Бондарев Б.А. Влияние возраста мелкозернистого шлакобетона на его прочностные характеристики // Научный журнал строительства и архитектуры. 2015. № 1 (37). С. 41–50. 

9. Грызлов В.С. Формирование структуры шлакобето нов. Lambert Academic Publishing SaarbÜcken Deutchland, 2012. P. 347. 

10. Грызлов В.С. Шлакобетоны в крупнопанельном до мостроении // Строительные материалы. 2011. № 3. С. 40–41. 

11. Гатылюк А.Г., Грызлов В.С. Определение оптималь ного состава мелкозернистого шлакобетона на отхо дах металлургического производства // Вестник Череповецкого государственного университета. 2013. Т. 1. № 2 (47). С. 9–11.

Преимущества шлакобетона и его использование в бетоне

Шлаковый цемент — это гидравлический цемент, образующийся при измельчении гранулированного доменного шлака (GGBFS) до необходимой степени измельчения и использовании для замены части портландцемента. Это регенерированный побочный продукт производства чугунной доменной печи. Расплавленный шлак, отводимый из доменной печи чугуна, быстро охлаждается, образуя стекловидные гранулы, которые при измельчении до крупности цемента дают желаемые реактивные вяжущие характеристики.

После охлаждения и измельчения до пригодной для использования крупности шлак хранится и отправляется поставщикам по всей территории США. Шлаковый цемент обычно содержится в товарном бетоне, сборном железобетоне, каменной кладке, грунтовом цементе и строительных изделиях, устойчивых к высоким температурам. Хотя существует множество применений и преимуществ шлакового цемента, некоторые из них выделены ниже, а подробные информационные листы расположены здесь.

Использование шлакового цемента продемонстрировало долгосрочное улучшение характеристик, что позволяет проектировщикам уменьшить воздействие бетона на окружающую среду, обеспечивая при этом улучшенные характеристики и увеличенную долговечность.

К преимуществам использования шлакового цемента относятся:

Существует множество различных применений и применений шлакового цемента, включая массивный бетон, плоские работы, бетонное покрытие, стабилизацию грунта, и многое другое. SCA выпустила 29 информационных листов по широкому кругу вопросов, связанных с шлакобетонным цементом. Если вам нужна дополнительная информация о шлаковом цементе, ассоциации или если вы хотите запланировать презентацию, , пожалуйста, свяжитесь с нами здесь.

Победители премии «Проект года по производству шлакового цемента 2018»

Зачем использовать летучую золу и шлак в бетоне?

Подрядчики нередко игнорируют использование летучей золы и шлака в своем бетоне. Обычно это происходит, когда подрядчик не совсем понимает роль дополнительных цементных материалов (SCM) в бетоне.Да, некоторые приложения не поддерживают использование SCM, например, при производстве проницаемого или проницаемого бетона. Тем не менее, даже когда SCM является допустимым вариантом, подрядчики не тратят время на то, чтобы включить его в свою структуру микса.

Что такое летучая зола?

Проще говоря, летучая зола — это остатки горящего угля. Летучая зола собирается в мешке. См. Диаграмму ниже:

Частицы летучей золы имеют сферическую форму и меньше по размеру, чем цемент.Зольную пыль можно активировать только при использовании цемента. Когда цемент вступает в реакцию с водой, образуется известь, которая вступает в реакцию с летучей золой, в результате чего образуется CSH (гидратированный силикат кальция). CSH — это тот же цементный продукт, что и портландцемент. При использовании летучая зола обычно составляет от 15 до 30% цемента.

Поскольку зола-унос мельче портландцемента, она заполняет пустоты даже меньшего размера, чем частицы цемента, которые обычно населены водой. Таким образом, это помогает создать более прочный бетон с меньшей проницаемостью.Чтобы бетон стал работоспособным, требуется меньше воды, максимальная прочность при сохранении удобоукладываемости. Хотя время схватывания увеличивается с летучей золой, всего за 28 дней бетон по прочности превзойдет такую ​​же смесь без летучей золы.

Шлак похож на летучую золу тем, что он мельче, чем стандартный портландцемент, а также дешевле, поскольку является побочным продуктом процесса. Производится сталелитейной промышленностью. Шлак возникает при плавке железной руды. Расплавленный чугун опускается на дно, а шлак будет плавать наверху чугуна.См. Схему ниже:

Еще одно различие между шлаком и летучей золой состоит в том, что, хотя летучая зола редко превышает 35% содержания цемента, шлак может заменять 50% содержания цемента или даже больше для различных применений. Это способствует значительной экономии затрат на использование шлакового цемента.

Приложения для летучих и шлаков могут варьироваться

Зола-унос — это скорее гладкие частицы, чем грубая и рыхлая текстура шлака. Это помогает в таких случаях, как отделка полов.

Общие области применения включают заполнение небольших трещин, где может потребоваться смесь с низким содержанием фракции, чтобы проникнуть в ограниченные пространства. Для этого часто используется сборный железобетон. Другие области могут быть важны, когда управление проницаемостью является важным, например, области, где будет много соли, например дороги и тротуары в северном климате. И, наконец, когда вы просто хотите сократить материальные затраты на бетон. Поскольку цемент является самым дорогостоящим ингредиентом, замена летучей золы или шлака может помочь сохранить более прочную смесь с меньшими затратами.Летучая зола и шлак обычно на 18% дешевле портландцемента. Когда смесь включает 20% летучей золы, это обеспечивает экономию затрат на 3,5%. Преимущество шлака в том, что он заменяет больше цемента. Дает экономию до 9% стоимости цемента при соотношении содержания шлака к цементу 50%.

Благодаря сочетанию экономии затрат и увеличения прочности для определенных применений всегда следует рассматривать такие SCM, как летучая зола и шлак. Узнайте больше о том, как установить объемный смеситель с бункером для летучей золы, связавшись с командой Bay-Lynx по телефону 905-304-3900.

Доменный шлак — Руководство пользователя — Портландцементный бетон — Руководство пользователя по отходам и побочным продуктам при строительстве дорожных покрытий

ШЛАК ПЕЧИ Руководство пользователя

Портландцементный бетон

ВВЕДЕНИЕ

Измельченный гранулированный доменный шлак (GGBFS) в течение многих лет использовался в качестве дополнительного вяжущего материала в портландцементном бетоне, либо как минеральная добавка, либо как компонент цементной смеси.

Использование GGBFS в портландцементе регулируется AASHTO M302. (1) Обычно производятся три типа измельченного гранулированного шлакового цемента. Они включают портландцемент согласно AASHTO M85 (2) , портландцемент доменного шлака (смешанный цемент типа IS) и шлаковый цемент (шлаковый цемент типа S) согласно AASHTO M240. (3)

Использование GGBFS в качестве частичной замены портландцемента позволяет использовать энергию, вложенную в процесс производства шлака, и соответствующие преимущества в отношении улучшенных вяжущих свойств шлака.Помол шлака для замены цемента требует всего около 25 процентов энергии, необходимой для производства портландцемента.

РЕГИСТРАЦИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Сообщается, что четыре агентства штата изучают возможность использования GGBFS в качестве дополнительного цементирующего материала (Флорида, Мэриленд, Нью-Гэмпшир и Орегон). (5) По крайней мере, 11 штатов (Делавэр, Флорида, Индиана, Мэриленд, Массачусетс, Мичиган, Нью-Гэмпшир, Северная Каролина (ограниченное использование на экспериментальной основе), Пенсильвания, Южная Каролина и Вирджиния) в настоящее время имеют спецификации, охватывающие использование GGBFS. как частичная замена портландцементу.Некоторые агентства сообщают о проблемах с долговечностью (стойкость к образованию солей) с обнаженным бетоном, содержащим доменный шлак, где количество шлакового цемента превышает примерно 25 процентов от общего количества цемента. (6)

Агентство по охране окружающей среды (EPA) рекомендовало, чтобы с 1 мая 1995 г. закупочные агентства специально включали положения во все строительные контракты на использование GBBFS, в зависимости от обстоятельств. (7)

ТРЕБОВАНИЯ К ОБРАБОТКЕ МАТЕРИАЛА

Обезвоживание

Влага в доменном шлаке, которая возникает в процессе грануляции или в гранулированном шлаке, должна удаляться сушкой перед использованием GGBFS в качестве добавки к портландцементу или минеральной добавки к портландцементному бетону.

Шлифовальный

Обработка для использования в качестве дополнительного вяжущего материала требует измельчения шлака, как правило, с использованием тех же или аналогичных установок и оборудования, что и для производства портландцемента.

ИНЖЕНЕРНАЯ НЕДВИЖИМОСТЬ

Некоторые из технических свойств GGBFS, которые представляют особый интерес, когда доменный шлак используется в качестве дополнительного вяжущего материала в портландцементном бетоне, включают гидравлическую реактивность шлака и его крупность.

Гидравлическая реактивность : В зависимости от процесса закалки структура гранулированного доменного шлака может варьироваться от кристаллической (медленная закалка) до стекловидной (быстрая закалка). Для достижения цементирующих свойств важно быстрое охлаждение. Химический состав GGBFS, используемого в портландцементном бетоне, также должен соответствовать ограничениям по содержанию серы и сульфатов, изложенным в AASHTO M302. (11)

Тонкость помола : Гранулированный доменный шлак представляет собой стекловидный гранулированный материал, распределение частиц, форма и размер которого варьируются в зависимости от химического состава и метода производства, от рыхлых частиц, напоминающих попкорн, до плотных зерен размером с песок.Гранулированный доменный шлак, в отличие от вспененного доменного шлака с воздушным охлаждением, имеет относительно гладкую текстуру и округлую форму. Измельчение уменьшает размер частиц до крупности цемента для использования в качестве гидравлического цемента, которая обычно составляет менее 3500 см 2 / г. (8)

Некоторые свойства бетонных смесей, содержащих GGBFS, которые представляют особый интерес при его использовании в качестве частичной замены цемента, включают развитие прочности, удобоукладываемость, теплоту гидратации, устойчивость к реакционной способности щелочных заполнителей, стойкость к воздействию сульфатов и отложению солей.

Развитие прочности : Бетон, содержащий GGBFS, развивает прочность несколько медленнее, чем бетон, содержащий только портландцемент, но в конечном итоге может развить эквивалентную прочность. Это может быть проблемой, когда важно раннее развитие прочности (поэтапное строительство, когда первая структура должна развить прочность до того, как можно будет разместить вторую структуру). Низкие температуры (холодная погода) обычно более неблагоприятно влияют на рост прочности у бетона, содержащего GGBFS, чем у бетона, содержащего только портландцемент.

Технологичность : Бетон, содержащий GGBFS в качестве частичной замены цемента, имеет более длительную удобоукладываемость и низкие потери осадки при строительстве в жаркую погоду.

Теплота гидратации : Бетон, содержащий GGBFS, имеет более низкую теплоту гидратации, чем обычный портландцементный бетон.

Реакционная способность щелочных заполнителей : Использование GGBFS в качестве частичной замены портландцемента может уменьшить доступные щелочи и может уменьшить реакцию между некоторыми кремнийсодержащими компонентами бетонных заполнителей и щелочами в бетоне. (9)

Сульфатостойкость : Использование GGBFS в качестве частичной замены цемента дает бетону умеренную устойчивость к сульфатному воздействию. (10)

Salt Scaling : Бетон, содержащий высокие концентрации GGBFS, может быть восприимчив к образованию солей (потеря поверхностных слоев цементного раствора во время повторяющихся циклов замораживания-оттаивания). Из-за этой проблемы некоторые агентства ограничивают количество шлака в портландцементной бетонной смеси до 25 процентов от общего веса цемента. (6)

ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Смешанный дизайн

Наиболее часто используемые рекомендации по дозированию GGBFS в конструкциях бетонных смесей содержатся в ACI 226.1R. (11) Некоторые агентства требуют, чтобы испытание на образование солей также проводилось для выбранных бетонных смесей, подвергнутых воздействию солей для борьбы с обледенением. (6,12)

Структурное проектирование

Традиционные методы структурного проектирования дорожных покрытий AASHTO подходят для бетонных смесей, содержащих GGBFS.

ПРОЦЕДУРЫ СТРОИТЕЛЬСТВА

Погрузочно-разгрузочные работы и хранение

GGBFS (или цемент, содержащий GGBFS) обрабатывается и хранится как обычный портландцемент.

Смешивание, размещение и уплотнение

То же оборудование и процедуры, которые используются для обычного портландцементного бетона, могут использоваться для дозирования, смешивания, транспортировки, укладки и отделки бетона, содержащего GGBFS.

Отверждение

Более медленное развитие прочности бетона, содержащего GGBFS, может потребовать, чтобы влага удерживалась в бетоне в течение более длительного периода времени, чем это обычно требуется для обычного бетона. Планирование строительства дорожного покрытия должно предусматривать достаточное время для заданного набора прочности до размещения транспортных нагрузок, начала циклов замораживания-оттаивания и применения противообледенительных солей.

Контроль качества

Те же процедуры контроля качества, которые используются для обычного портландцементного бетона, могут использоваться для бетона, содержащего GGBFS.

НЕРЕШЕННЫЕ ВОПРОСЫ

Основной проблемой, связанной с использованием шлакового цемента, является заявленная потеря прочности (стойкость к образованию солей) для открытого портландцементного бетона, содержащего более 25 процентов шлакового цемента. Неизвестно, проводят ли какие-либо агентства США конкретные исследования этой проблемы (о некоторых исследованиях сообщалось в Канаде). (5) На этапе разработки смеси необходимо провести испытание на устойчивость к образованию солей (ASTM C672) (12) для оценки потенциальных проблем долговечности, которые могут возникнуть при используемых уровнях GGBFS.

ССЫЛКИ

  1. Смит, М. А. Политика в отношении ресурсов , Том 1, № 3, 1975.

  2. Коллинз Р. Дж. И С. К. Чесельски. Переработка и использование отходов и побочных продуктов при строительстве автомобильных дорог . Национальная совместная программа исследований автомобильных дорог, Синтез практики автомобильных дорог 199, Транспортный исследовательский совет, Вашингтон, округ Колумбия, 1994.

  3. Афрани, И.и К. Роджерс. «Влияние различных цементирующих материалов и отверждения на образование накипи», Цементный бетон и заполнители , декабрь 1994 г.

  4. Уведомление о восстановленных материалах (RMAN). Агентство по охране окружающей среды, Федеральный регистр : май 1995 г.

  5. Эмери, Дж. Дж. «Использование шлака при строительстве тротуаров», Расширение совокупных ресурсов . Специальная техническая публикация ASTM 774, Американское общество испытаний и материалов, Филадельфия, 1982.

  6. Хоган, Ф. Дж. «Влияние доменного шлакового цемента на реакционную способность щелочных агрегатов: обзор литературы», Цементный бетон и агрегаты , Vol. 7, № 2, 1985.

  7. Хутон, Р. Д. и Дж. Дж. Эмери «Сульфатостойкость канадского шлакового цемента», ACI Journal , Vol. 87, No. 6, Американский институт бетона, ноябрь-декабрь 1990 г.

  8. ACI. «Гранулированный доменный шлак в качестве цементирующего компонента в бетоне», Руководство ACI по бетонной практике , 1990, часть 1, Материалы и общие свойства бетона, Американский институт бетона, ACI 226.1Р, 1990.

  9. Американское общество испытаний и материалов. Стандартные технические условия C672-92, «Устойчивость бетонных поверхностей к образованию накипи, подверженных воздействию химикатов против обледенения», Ежегодный сборник стандартов ASTM , том 04.02, 1993.

Предыдущая | Содержание | Следующий

Гранитокок: шлакобетон

Шлак является дополнительным вяжущим материалом (SCM) и считается отходом перед потребителем в соответствии с программой LEED.Бетон с содержанием шлака обычно содержит 30% шлака или выше (по цементной массе), и компания Graniterock специально разработала смеси, соответствующие требованиям LEED, со значительным количеством шлака, чтобы удовлетворить требования сегодняшних инициатив зеленого строительства. Гранулированный доменный шлак является побочным продуктом доменных печей. Шлак измельчается до гранул мельче, чем портландцемент.

Использование шлака имеет ряд преимуществ, все из которых помогают сделать бетон более прочным и долговечным. Шлак в пластичном цементе снижает теплоту гидратации, увеличивает удобоукладываемость смеси и снижает сегрегацию.Это снижение скорости гидратации особенно полезно при мощении крупных сооружений, таких как большие фундаменты, мосты и опоры. Затвердевший бетон, сделанный из шлака, также имеет пониженную реакционную способность щелочно-кремнеземистого вещества, что может вызвать серьезное расширение и растрескивание. Смеси с высоким содержанием шлакового бетона обычно демонстрируют меньшее просачивание и усадку по сравнению с прямыми цементными смесями.

Graniterock использует шлак для улучшения бетона из-за крупности материала, сферической формы и повышенной прочности на сжатие.Шлак используется вместо воды для улучшения удобоукладываемости и прокачиваемости бетона. Из-за того, что шлак является побочным продуктом, бетон с высоким содержанием шлака считается «зеленым» продуктом и может претендовать на получение баллов LEED.

Калькулятор асфальта Калькулятор GraniteCoat ™

Заявление об ограничении ответственности: Эти бесплатные строительные калькуляторы предоставляются на условиях «КАК ЕСТЬ» только для удобства клиентов и должны использоваться только в качестве руководства. Несмотря на то, что были предприняты разумные усилия для обеспечения точности этих калькуляторов, не дается никаких гарантий ни в отношении их точности, ни в отношении их полноты для любого использования.Смету лучше всего проводить профессионалы с четким пониманием инженерных и строительных требований конкретного проекта.

Гранитное пальто

Калькулятор
(СС) 3
(MR) 4.1, 4.2, 5.1, 5.2
(ID) 1, 2

Оценка развития прочности в бетоне с измельченным гранулированным доменным шлаком с использованием кажущейся энергии активации

2.1. Зрелость

Зрелость — это функция, которая количественно выражает влияние температуры и времени выдержки на развитие прочности бетона. Следовательно, теория зрелости с учетом температуры и функции времени отверждения может быть определена как:

где M и h ( T ) — это функция погашения и погашения соответственно. T обозначает температуру отверждения для возраста t .

Функция зрелости выражается линейным уравнением (2) с учетом температуры и возраста [10], тогда как эквивалентный возраст может быть рассчитан по скорости химической реакции Аррениуса (уравнение (3)) [12,13,24].

∑0tMs = ∑ (T − T0) Δt,

(2)

где M s — зрелость в возрасте т. T — это средняя температура (° C) бетона в течение временного интервала, а T 0 — эталонная температура (-10 ° C) [11].

где k T — константа скорости реакции, A — константа пропорциональности, E a — кажущаяся энергия активации (кДж / моль), R — газовая постоянная (8.314 Дж / моль ∙ K), а T — абсолютная температура (Кельвин). Таким образом, эквивалентный возраст ( t e ) можно рассчитать по следующей формуле:

где H ( T ) — функция зрелости при различной температуре отверждения ( t) , тогда как H ( T r ) представляет функцию зрелости при фиксированной температуре отверждения, т. е. 20 ° C ( 293 К). Эквивалентный возраст означает время отверждения при стандартной температуре (20 ° C).Учитывая E a , t e может быть получено как:

te = ∫0texpEaR⋅ (1Tr − 1T) dt,

(5)

где T — средняя температура твердения бетона за определенный промежуток времени, а T r — абсолютная или фиксированная температура, то есть 20 ° C (293 K).

Анализ развития прочности с использованием зрелости проводился с учетом температуры и продолжительности отверждения. Другие исследователи предложили модель гиперболической регрессии (уравнение (6)), которая дает более точные прогнозы по сравнению с экспоненциальной функцией [24,25,26,27].Кроме того, была реализована следующая модель путем введения третьей переменной для объяснения периода бездействия во время процесса гидратации цемента.

S = SukT (te − t0) 1 + kT (te − t0).

(6)

S — это расчетная прочность на сжатие, тогда как S u представляет собой полученную экспериментальную прочность на сжатие через 28 дней отверждения. k T — константа скорости реакции при температуре отверждения ( T ). t e и t 0 представляют эквивалентный возраст и возраст, когда начинается компрессионное развитие (время окончательного схватывания), соответственно.

2.2. Константа скорости реакции (k

T ) и кажущаяся энергия активации (E a )

Цемент вступает в реакцию с водой в раннем возрасте, что приводит к реакции гидратации. За счет гидратации цементного теста в бетоне он развивает прочность. Скорость гидратации определяется константой скорости реакции в момент реакции цементного теста и воды [24,28]. Степень гидратации портландцемента можно определить по весовому соотношению продуктов реакции. Массовое соотношение продуктов реакции можно определить по негидратированному цементу с помощью электронного микроскопа или рентгеноструктурного анализа [29,30,31,32].Кроме того, степень гидратации можно косвенным образом измерить по количеству воды, тепловыделению и прочности на сжатие. Наиболее распространенным методом непрямого измерения гидратации, используемым в портландцементе, является метод микрогидратации с использованием кондуктивного калориметра. Он измеряет количество тепла гидратации, генерируемого в начале, когда гидратация цемента начинается со временем, и представляет собой отношение теплотворной способности конечной гидратации к весу цемента [33]. Этот метод точно показывает степень гидратации в начале гидратации цемента, но не может изменить степень гидратации из-за изменения процесса отверждения [27].Константа скорости реакции является индикатором начального градиента степени гидратации. На константу скорости реакции влияет множество факторов. Однако количественно предсказать влияние температуры на константу скорости реакции сложно. Следовательно, константа скорости реакции может быть представлена ​​функцией температуры отверждения, если другие условия идентичны. Известно, что на константу скорости реакции влияют типы цемента, температура схватывания, W / C (%), примеси, влажность и т. Д.[9,34,35,36,37]. Таким образом, энергия активации ( E a ) может помочь вычислить константу скорости реакции, когда для протекания реакции требуется минимальная энергия. Сообщалось, что E и могут варьироваться в зависимости от природы портландцемента, который имеет различные модели реакции гидратации в зависимости от процесса схватывания, периода отверждения и вяжущих компонентов [38]. Некоторые исследователи сообщают, что E a составляет примерно 33,5 к 47.0 кДж / моль в раннем возрасте и примерно от 10 до 30 кДж / моль в долгосрочном возрасте [39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49]. Фрайслебен-Хансен и Педерсон (FHP) [13] предложили уравнение (Уравнение (7)) для оценки E и OPC-бетона в зависимости от температуры отверждения.

Ea = 33,5 + 1,47 (20 − Ta) кДж / моль (Ta <20 ° C),

(7a)

Ea = 33,5 кДж / моль (Ta≥20 ° C),

(7b)

где E a — кажущаяся энергия активации по Фрейслебену-Хансену и Педерсену с температурным параметром, T a — средняя температура твердения бетона за определенный промежуток времени.

Однако Карино указал, что E a можно определить по составу, уровню порошка, типу, количеству и добавке цемента [25,26], и другие исследователи утверждают, что E a заменен соотношением W / C.

Реакция гидратации портландцемента может быть сформулирована с помощью E и . Поэтому ASTM C 1074 [21] предложил метод определения E и . Процедура определения E a и процедура прогнозирования прочности на сжатие в соответствии с ASTM C 1074 показана на.

Расчет E a и оценка прочности бетона на сжатие в соответствии с ASTM C 1074.

Измеряется окончательное время схватывания раствора, затвердевшего при трех различных температурах. Прочность раствора на сжатие измеряется в 2, 4, 8, 16, 32 и 64 раза по сравнению с окончательным временем схватывания. Путем построения графика, обратного возрасту (ось x ) и прочности на сжатие (ось x ), пересечение оси y линии линейной регрессии может быть получено из регрессионного анализа. E a можно рассчитать, построив график обратной зависимости температуры отверждения (ось x ) от обратной величины lnk T (ось y ) и разделив градиент линии линейной регрессии. получено в результате регрессионного анализа. Эквивалентный возраст может быть рассчитан с помощью E и GGBFS бетона по уравнению (5), а развитие прочности на сжатие анализируется по расчетному эквивалентному возрасту и k T по уравнению (6).

SCM в бетоне: шлаковый цемент

Автор: Kayla Hanson, P.E.

Примечание редактора. Это вторая статья из серии, в которой подробно рассматриваются типы доступных дополнительных вяжущих материалов (SCM) и их роль в прочности бетона. Чтобы прочитать первую статью из серии о летучей золе, щелкните здесь.

Сегодня и производители, и потребители находятся в бесконечной охоте за быстрыми, доступными, высококачественными и экологичными решениями. Будь то новые концепции, такие как Amazon Dash для мгновенного заказа; программы обмена автомобилями в густонаселенных городах; или просто растущая популярность существующих идей, таких как сокращение, повторное использование и переработка, люди повсюду и во всех отраслях играют определенную роль.Промышленность сборного железобетона не исключение. Такой подход и активное поведение привели к новым решениям производственных проблем, даже если решения исходят из существующих материалов, таких как шлаковый цемент.

По данным Ассоциации шлакового цемента, некоторые количественные преимущества использования шлакового цемента или измельченного гранулированного доменного шлака в бетоне включают улучшенную обрабатываемость и обрабатываемость, более высокую прочность на сжатие и изгиб, повышенную стойкость к агрессивным химическим веществам, повышенную долговечность и сокращение срока службы. расходы.

По этой причине Фил Лапп, руководитель завода Faddis Concrete Products в Даунингтауне, штат Пенсильвания, сказал, что в 2016 году его компания начала использовать шлаковый цемент вместо летучей золы для производства 90% своей продукции. Он сказал, что многие отделы транспорта предъявляют требования к шлаковому цементу для снижения реакционной способности щелочи и кремнезема, формы разрушения бетона, которая возникает, когда определенные заполнители вступают в реакцию со щелочами в портландцементе. После перехода не было замечено никаких трудностей, и он хочет оставить продюсерам одно важное сообщение.

«Не бойтесь этого, — сказал он.

Производство шлакового цемента начинается в чугунной доменной печи. (Фото любезно предоставлено Шлакоцементной ассоциацией и St.Marys Cement)

Производственный шлак

Шлак — это побочный продукт плавки железной руды в процессе производства стали. Железо и многие другие типы металлических руд, обнаруженные в органическом виде, являются нечистыми и содержат следы других материалов или металлов. Нагревание железной руды до температуры свыше 2700 градусов по Фаренгейту плавит металл и отделяет чистое железо от примесей в руде.Вместе примеси и другие материалы в печи создают шлак. Расплавленный шлак плавает над более плотным расплавленным чугуном. Жидкий шлак изолирован и закаливается в воде, чтобы быстро охладить его, в результате чего получается твердое, камнеподобное вещество с поверхностью, напоминающей стекло.

Охлажденный и высушенный шлак измельчается в мелкий порошок, в результате чего образуются мелкие грубые зазубренные частицы. Затем портландцемент может быть непосредственно смешан с ним для создания шлакового цемента. Шлак можно использовать в порошкообразном виде и добавлять в смеситель во время дозирования как отдельный вяжущий компонент.

Пуццолановая реакция

Шлаковый цемент будет подвергаться пуццолановым реакциям, когда он смешивается как с водой, так и с активатором, таким как гидроксид кальция (CH) или гидроксид натрия. Пуццолановые реакции начинаются, как только в результате реакций гидратации цемента образуется достаточное количество СН или гидроксида натрия. Когда шлаковый цемент, вода и CH вступают в реакцию, CH расходуется и образуется гидрат силиката кальция, добавляя прочность и долговечность матрице растущей пасты.

Как и другие дополнительные вяжущие материалы, которые производятся как промышленные побочные продукты или побочные продукты, химический состав шлакового цемента варьируется в зависимости от исходных материалов, которые используются при производстве чугуна и других веществ в печи, из которой образовался шлак.Поведение шлака в бетоне определяется прежде всего его химическим составом.

Характеристики и степень замещения шлака

Частицы измельченного шлака примерно такого же размера или немного меньше, чем частицы портландцемента. Большинство зерен шлака имеют длину или диаметр менее 45 микрометров, что дает частицам большую площадь поверхности на единицу объема по сравнению с портландцементом. Несмотря на угловатость и грубую текстуру материала, добавление шлакового цемента в бетонную смесь может снизить потребность в воде из-за меньшего размера частиц.Подобно тому, как оптимальная упаковка частиц среди хорошо отсортированных заполнителей может помочь повысить прочность и долговечность бетона за счет уменьшения количества и размера пустот, то же самое можно сказать и о компонентах, составляющих бетонную пасту. Использование более мелких вяжущих частиц, например, при использовании частичной замены шлакового цемента, позволяет цементу и зернам SCM уплотняться ближе друг к другу. В некоторой степени это может помочь снизить потребность в воде. В случаях, когда частицы SCM значительно мельче цемента (например, микрокремнезем), общая площадь поверхности материала значительно больше, чем у цемента, что приводит к увеличению потребности в воде.

Производственные соображения

Шлаковый цемент обычно используется в количестве от 30% до 50% по массе вяжущего материала. Однако в некоторых уникальных сценариях шлаковый цемент может составлять до 80% от общего вяжущего материала.

Достоинством шлакового цемента является его консистенция и однородность при изготовлении. Это может повысить предсказуемость и повторяемость.

Бетон, изготовленный из шлакобетона, обычно имеет пониженную водопотребность, но повышенную удобоукладываемость.По данным Portland Cement Association, «влияние шлакового цемента на просачивание и сегрегацию обычно зависит от его крупности. Бетоны, содержащие измельченные шлаки, сравнимые с крупностью портландцемента, имеют тенденцию демонстрировать повышенную скорость и степень просачивания, чем простые бетоны, но это, по-видимому, не оказывает неблагоприятного воздействия на сегрегацию. Шлаковые цементы с более мелким помолом, чем портландцемент, имеют тенденцию уменьшать просачивание ».

Шлаковый цемент обычно не влияет на содержание воздуха в бетоне.Содержание углерода в цементирующем материале может вызвать изменение содержания воздуха в свежем бетоне, но шлак не содержит углерода. Недостаток углерода помогает снизить колебания и непредсказуемую изменчивость увлеченного воздуха.

Установка, развитие прочности и износостойкость

Поскольку пуццоланы продлевают процесс гидратации, бетон, сделанный из шлакобетона, может иметь более низкую теплоту гидратации, более медленное время схватывания и более низкую прочность в раннем возрасте. Однако через 28 дней показатели прочности шлакобетона могут превосходить показатели прочности обычного портландцементного бетона.Бетон, изготовленный из пуццолановых SCM, может продолжать набирать прочность и после 28 дней, хотя скорость набора прочности со временем неуклонно замедляется. Шлакобетон не только отличается повышенной прочностью на сжатие, но и повышенной прочностью на изгиб. Это в значительной степени объясняется повышенной плотностью пасты и улучшенным сцеплением паста-заполнитель.

Низкая теплота гидратации бетона из шлакобетона полезна при применении в массовом бетоне и в тех случаях, когда необходимо избегать чрезмерных температур бетона или холодных швов.

Бетон, изготовленный с частичной заменой шлакового цемента, также обычно демонстрирует пониженную проницаемость, абсорбцию и щелочно-кремнеземную реактивность. Использование шлакового цемента в бетоне также способствует повышению коррозионной стойкости и устойчивости к сульфатам.

Используйте с осторожностью

При добавлении шлакового цемента в конструкцию смеси необходимо учитывать не только положительные результаты, которые даст новый материал, но также то, как этот материал может повлиять на поведение других компонентов штапельной смеси и как другие ингредиенты могут повлиять на шлаковый цемент.Как и в случае любого SCM, также важно учитывать тип продукта, в котором будет использоваться шлаковый цемент, окружающая среда, в которой продукт будет находиться, а также условия, в которых будет находиться бетон во время укладки, отделки и отверждения.

Кайла Хансон, P.E. инженер технической службы в NPCA.

Артикул:

Portland Cement Association, Разработка и контроль бетонных смесей, 16-е издание

Шлакоцементное объединение, шлакоцемент.org

«Исследование использования шлаковых агрегатов и шлакового цемента в бетоне P» Хо Пин Вериан, Парт Панчмация и др.

Рекомендуемое цитирование

Вериан, К. П., Панчмация, П., и Олек, Дж. (2017). Исследование использования шлаковых заполнителей и шлакового цемента в бетонных покрытиях для снижения затрат на техническое обслуживание. (Публикация совместной программы транспортных исследований № FHWA / IN / JTRP-2017/17). Вест-Лафайет, Индиана: Университет Пердью. https://doi.org/10.5703/1288284316362

Аннотация

Доменный шлак с воздушным охлаждением (ACBFS), побочный продукт процесса производства передельного чугуна, часто используется в качестве крупнозернистого заполнителя в покрытиях из портландцементного бетона (PCC), особенно в районах, расположенных поблизости от металлургических заводов. .Использование этого побочного продукта в качестве заполнителя в бетоне дает экологические и экономические преимущества в виде устранения отходов, снижения затрат на утилизацию и уменьшения потребности в добыче природных материалов. Тем не менее, существуют опасения относительно влияния этих заполнителей на долговечность бетона дорожного покрытия, особенно в местах, подверженных воздействию окружающей среды при замерзании и оттаивании.

Целью данного исследования было оценить влияние использования заполнителя ACBFS (заполнителя шлака) в качестве замены природных заполнителей на свойства бетона дорожного покрытия, разработанного в соответствии со стандартными спецификациями Министерства транспорта штата Индиана.В этом исследовании было использовано в общей сложности восемь различных бетонных смесей, четыре из которых содержали доменный шлак с воздушным охлаждением (ACBFS) в качестве крупного заполнителя, а еще четыре — с содержанием природного доломита. Эти смеси включали обычную бетонную смесь (100% портландцемента типа I), две смеси с бинарными связующими системами (одна содержала 20 мас.% Летучей золы класса C + 80 мас.% Портландцемента типа I, а другая — 25 мас. .% шлакового цемента + 75 мас.% портландцемента типа I) и одну смесь с тройной системой вяжущих (23% шлакового цемента + 17% летучей золы класса C + 60% портландцемента типа I).Образцы, полученные из каждой из этих смесей, заливали каждым из трех различных типов антиобледенителей на основе хлоридов (CaCl 2 , MgCl 2 и NaCl), подвергая их циклам замораживания-оттаивания (FT) или смачивания-сушки ( WD) циклы.

Механические свойства и долговечность этих бетонов были оценены путем проведения серии испытаний до и после циклов FT и WD. Кроме того, были задокументированы изменения общего внешнего вида испытуемых образцов, чтобы помочь в оценке воздействия данных условий воздействия на процесс разрушения бетонов.В случае простого бетона анализ данных, собранных во время исследования (т.е. наблюдаемая потеря прочности, снижение динамического модуля упругости и физические изменения внешнего вида образцов), показал, что хлорид кальция (CaCl 2 ) антиобледенитель вызвал самые серьезные проблемы, за ним последовал хлорид магния (MgCl 2 ). Образцы, подвергшиеся воздействию хлорида натрия (NaCl), испытали наименьший ущерб и были сопоставимы с образцами, подвергшимися воздействию дистиллированной воды (ТЛЧ).Исследования микроструктуры с помощью сканирующей электронной микроскопии показали присутствие отложений соли Фриделя и зон богатых хлоридом C-S-H во всех бетонах, использованных в этом проекте, независимо от типа антиобледенителя, которому подвергался образец. Отложения брусита (Mg (OH) 2 ) и гидрата силиката магния (M-S-H) были обнаружены в образцах, подвергшихся воздействию MgCl 2 , в то время как оксихлорид кальция был обнаружен в бетонах, подвергшихся воздействию CaCl 2 в условиях FT.

Было обнаружено, что использование золы-уноса класса C, шлакового цемента или их комбинации в качестве части вяжущего значительно повышает стойкость бетона к разрушающему воздействию антиобледенителей.

Ключевые слова

заполнитель доменного шлака с воздушным охлаждением (ACBFS), простой бетон, бетон из летучей золы, шлаковый цемент, антиобледенители, замораживание и оттаивание, смачивание и сушка, бетон дорожного покрытия, прочность на сжатие, прочность на изгиб, долговечность, проникновение хлоридов, сканирующая электронная микроскопия ( SEM)

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *